IQM、54量子ビットプロセッサ全体にわたる量子もつれを実証し、クラウドユーザーにフルチップ性能を提供

自動化された状態準備ルーチンと強化されたキャリブレーションプロトコルにより、フルスケールでも忠実度が量子もつれ閾値を上回る状態が維持され、クラウドユーザーも同等のシステム性能を利用できるようになりました。

フィンランド、エスポー--(BUSINESS WIRE)--（ビジネスワイヤ） -- 超伝導量子コンピュータの分野で世界をリードするIQMクアンタム・コンピューターズ（ナスダック：IQMX）は、クラウド経由でアクセス可能な同社の「IQM Emerald」システムにおいて、チップ上の全54個の量子ビットを同時に完全に量子もつれ状態にすることに成功したと発表しました。今回の成果は、すべての量子ビットを同時に稼働させた場合でも、同システムの計算品質が維持されることを示しています。これにより、IQMのクラウド利用者は、チップ全体の性能をフルに活用できるようになり、プロセッサの一部ではなく、その全容量を活用して計算を行うことが可能となります。

今回の成果は、市販されている量子コンピュータ向けに報告されているもののなかでも最高ランクに位置するものであり、顧客は最先端の高品質なプロセッサを利用できるようになります。これまでのところ、IQM Emeraldで同様のデモンストレーションを実行するユーザーは、1つのアルゴリズム内で30量子ビット程度を確実に利用することができました。大規模な量子チップに関する研究では、ハードウェアにそれ以上の量子が搭載されている場合でも、利用可能な量子ビットのごく一部、通常は10～20個しか使用されないことがよくあります。Emeraldの結果は、その代替案、すなわちプロセッサ全体が一体となって1つの計算に取り組むという可能性を示しています。

「チップ全体を量子もつれ状態にさせるには、同じ回路内で、すべての量子ビットとそれらを結ぶすべての接続が正しく機能する必要があります。これを実現するのに一番重要だったのは、状態準備をよりスマートに行い、アイドルタイムを最小限に抑えるようなゲートの順序を選択することでした」と、IQMクオンタム・コンピューターズの最高技術責任者（CTO）であるCraig Cieslaは述べています。「現在および今後クラウドサービスをご利用のお客様は、今回の成果を実現したのと同じツールやシステムパフォーマンスから恩恵を受けることになります。」

この実証実験では、大規模な量子もつれに関する標準的なベンチマークであるグリーンバーガー＝ホーン＝ツァイリンガー状態が、IQMのEmeraldプロセッサ全体にわたって生成されました。よりスマートで自動化された状態準備ルーチンによって今回の成果を達成することができました。このルーチンでは、ゲートの忠実度と量子ビットのアイドルタイムを比較検討しながら最適な2量子ビットゲートを選択し、状態の構築中にアイドルタイムを最小限に抑えるよう、量子ビットとゲートの順序を決定します。IQMは、リードアウトエラー緩和（REM）を適用しない状態で40量子ビットにおいて0.515の忠実度を、REMを適用した状態で全54量子ビットにおいて0.516の忠実度を測定しました。いずれも、真の量子もつれとノイズを区別する古典的閾値である0.500を上回っています。

今回の成果は、IQMの各技術チームによる約1年間にわたるハードウェアおよびキャリブレーション作業の積み重ねによるものであり、そのなかには、キャリブレーション手法の更新、ゲートセットの改善、ならびにダイナミカル・デカップリングや量子ビット選択といったエラー低減ツールの継続的な導入が含まれています。これらの改善により、プロセッサにおける量子演算のエラー率は最大50％低減されています。

この自動化された状態準備ルーチンは、量子コンピュータの運用を自動化するというIQMの広範な取り組みの一環です。この開発は、IQMのAI駆動のエージェント型キャリブレーションの取り組みと併せて、量子システムの調整を自動化するという広範な取り組みの一環として位置づけられています。

IQMクオンタム・コンピューターズについて

IQMクオンタム・コンピューターズ（ナスダック：IQMX）は、超伝導量子コンピューターのグローバルリーダーとして、世界中の企業、研究機関、大学、高性能コンピューティングセンター、国立研究所に、フルスタックの量子コンピューターとクラウドプラットフォームへのアクセスを提供しています。IQMのオンプレミス導入モデルにより、顧客は量子インフラを直接所有・管理することができます。2018年に設立され、フィンランドに本社を置くIQMは、ミュンヘンにも主要拠点を構え、450名以上の従業員を擁し、欧州、アジア、北米で事業を展開しています。IQMは、ナスダック株式市場に上場した欧州初の量子企業です。

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